Capteur de débit d'eau et affichage ambiant à faible coût : 8 étapes (avec photos)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-23 14:46

L'eau est une ressource précieuse. Des millions de personnes n'ont pas accès à l'eau potable et jusqu'à 4 000 enfants meurent chaque jour de maladies contaminées par l'eau. Pourtant, nous continuons à gaspiller nos ressources. L'objectif global de ce projet est de motiver un comportement d'utilisation de l'eau plus durable et de sensibiliser aux problèmes mondiaux liés à l'eau. J'utilise un transducteur piézo, des LED et un arduino. L'appareil est un prototype approximatif de ce qui deviendra éventuellement une technologie persuasive qui motive un comportement durable et sensibilise à l'utilisation de l'eau. Il s'agit d'un projet de Stacey Kuznetsov et Eric Paulos au Living Environments Lab, au Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Produit par Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]://www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.netLa vidéo ci-dessous illustre une version précédente de ce projet, où un microphone est utilisé au lieu d'un élément piézo pour détecter le débit d'eau. Vous obtiendrez de meilleures performances lors de l'utilisation d'un transducteur piézo, donc cette instruction détaille l'approche piézo. Un merci spécial à Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison et Stuart Anderson pour leur aide dans les idées et la conception de ce projet !

Étape 1: Rassemblez les matériaux

Vous aurez besoin de:- Planche à pain- Microcontrôleur (j'ai utilisé un Arduino)- Mastic- Transducteur piézo (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Quelques LED (j'ai utilisé 2 jaunes, 2 rouges, 2 verts)- Bougeoir ou récipient de taille similaire- Fil- Résistance 1 Mohm (ou autre valeur élevée)- Résistances 4,7K (3)- Résistances 1K (1)- Résistances de faible valeur (pour les LED)- Clipping Wires- Jumper Wires- Mastic-op amp (LM613)

Étape 2: Construire le circuit

Le circuit se compose d'un amplificateur pour augmenter le signal du piézo et d'un diviseur de tension pour élever la tension de base. Il y a une résistance de haute valeur entre les deux entrées du piézo, qui agit comme une résistance de rappel pour le signal.

Étape 3: Testez le circuit

Fixez le piézo au circuit et branchez l'arduino. Le diviseur de tension définit la tension de base à 2,5 V, de sorte que les lectures de base pour le signal doivent être d'environ 512 sur la broche analogique Arduino (à mi-chemin entre 0 et 1023). Le mien fluctue +/-30 autour de 520. Vous pouvez voir une certaine fluctuation autour de ce nombre.

Étape 4: Calibrez votre capteur pour détecter les vibrations

Lorsque le robinet est ouvert, les vibrations du tuyau amèneront le piézo à générer un courant fluctuant. Étant donné que la lecture de base diminue autour de 520, vous pouvez calculer une amplitude autour de ce nombre pour détecter les vibrations. Mon seuil est fixé à 130, mais vous pouvez l'augmenter ou le diminuer en fonction des types de vibrations que vous souhaitez détecter et de la sensibilité de votre piézo. Pour tester le signal, utilisez du mastic pour fixer le piézo sur une surface plane. Essayez de taper ou de gratter la surface à différents endroits et à différentes intensités pour voir quel type de lectures vous obtenez sur l'Arduino. Pour réduire le bruit, je recommande de calculer une moyenne mobile de l'entrée. Il s'agit d'un moyen grossier de déterminer l'amplitude des ondes qui évite les faux positifs dus au courant statique aléatoire. Des méthodes plus avancées telles que la FFT peuvent également être utilisées. // Capteur de codeint échantillon = 2; // Valeur int analogique =0; // Lecture actuelle pour le pinint analogique avg; // Moyenne glissante de l'amplitude de l'ondeint MIDPOINT = 520; // Base readvoid setup() { Serial.begin(9600); moy = MILIEU; // définir la moyenne au point médian}boucle vide() { val = analogRead(sensor); // Calculer l'amplitude de l'onde if (val > MIDPOINT) { val = val - MIDPOINT; } else { val = MILIEU - val; } // calcule la moyenne courante de l'amplitude avg = (avg * 0.5) + (val * 0.5); if (moy > 130) { // vibration détectée ! Serial.println("TAP"); retard (100); // retard pour s'assurer que le port série n'est pas surchargé }}

Étape 5: créer un affichage ambiant

Si votre capteur fonctionne correctement, vous pouvez ajouter un affichage ambiant pour afficher les informations. Mes LED sont appariées de telle sorte que chaque couleur est éclairée par deux LED. Pour ce faire, attachez le fil « in » (court) de chaque couleur ensemble et utilisez une résistance de faible valeur avant de vous connecter à l’Arduino. Connectez le fil de terre (plus long) de toutes les LED et fixez-le à la terre sur l'Arduino. Une fois les LED connectées, utilisez le bougeoir pour loger l'écran. Étant donné que le bougeoir est en aluminium, vous voudrez peut-être mettre un isolant tel qu'un morceau de plastique au fond du récipient avant d'insérer les LED pour empêcher le circuit de court-circuiter.

Étape 6: Utiliser les données du capteur pour piloter l'affichage

Il me faut environ 10 secondes pour me laver les mains. Ainsi, j'ai programmé l'affichage pour qu'il affiche une lumière verte pendant les 10 premières secondes après l'ouverture du robinet. Après 10 secondes, les LED jaunes s'allument. L'affichage devient rouge si l'eau reste allumée après 20 secondes, et commence à clignoter le voyant rouge si le robinet reste ouvert pendant 25 secondes ou plus. Utilisez votre imagination pour créer des affichages alternatifs !

Étape 7: Montez le capteur et l'affichage sur une conduite d'eau

Utilisez du mastic ou de l'argile pour fixer le piézo au robinet, et une autre couche de mastic pour fixer l'écran sur le dessus. Vous devrez peut-être réajuster votre amplitude de seuil ou « MIDPOINT » à partir de l'étape 4. Le signal peut également être légèrement affecté par la température du tuyau.

Étape 8: Suggestions futures

Vous pouvez choisir de conduire l'Arduino sur une batterie. Un prochain didacticiel vous montrera comment faire fonctionner cet affichage en tirant directement de l'énergie de l'eau courante elle-même ou en exploitant l'énergie lumineuse ambiante environnante !